高考化学三轮专题训练第27题.docx

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高考化学三轮专题训练第27题

第27题　无机化学综合应用

【知识汇总】

1．粗读题干，挖掘图

图示中一般会呈现超出教材围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。

如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。

2．携带问题，精读信息

这里的“信息”包括三个方面：

一是主干，二是流程图，三是设置的问题。

读主干抓住关键字、词；读流程图，常见问题的设置方向如下：

（1）反应速率与平衡理论的运用；

（2）氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

（3）利用控制pH分离除杂；

（4）化学反应中的能量变化；

（5）实验基本操作：

除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

（6）流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

（7）环境保护与绿色化学评价。

3．跳跃思维，规答题

答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。

（1）对反应条件的分析可以从以下几个方面着手：

对反应速率有何影响，对平衡转化率有何影响，对综合生产效益有何影响（原料是否价廉易得，是否可再生，能源消耗的多少，设备能否满足生产条件的要求，对环境的影响如何）。

（2）要求用化学理论回答的问题一般采用“四段论法”：

本题“改变了什么条件”（或“是什么条件”）―→根据什么理论―→所以有什么变化―→结论。

[答案及评分标准]　

（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4△,2H3BO3＋2MgSO4（2分）　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2分）

（2）Fe3O4（1分）　SiO2和CaSO4（2分）

（3）将Fe2＋氧化成Fe3＋（1分）　使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去（1分）　（4）（七水）硫酸镁（1分）

（5）Na＋

（2分）

（6）2H3BO3

B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg△,2B＋3MgO（2分）

[阅卷人的忠告]　

（1）元素符号错、不规、看不清的不得分，方程式不写“△”扣分。

（2）SiO2和CaSO4少写，或错写其他杂质均不得分。

（3）名称写成化学式不得分。

（4）电子式漏掉离子符号或不写“[　]”均不得分。

【基础练习】

1．工业上利用氟碳铈矿（主要成分CeCO3F）提取CeCl3的一种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）CeCO3F中，Ce元素的化合价为________。

（2）酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。

写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式：

______________________________________________________。

（3）向Ce（BF4）3中加入KCl溶液的目的是___________________________________

________________________________________________________________________。

（4）溶液中的c（Ce3＋）等于1×10－5mol·L－1可认为Ce3＋沉淀完全，此时溶液的pH为________。

（已知Ksp[Ce（OH）3]＝1.0×10－20）

（5）加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是：

________________________________________________________________________。

（6）准确称取0.7500gCeCl3样品置于锥形瓶中，加入适量过硫酸铵溶液将Ce3＋氧化为Ce4＋，然后用0.1000mol·L－1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定至终点，消耗25.00mL标准溶液。

（已知：

Fe2＋＋Ce4＋===Ce3＋＋Fe3＋）

①该样品中CeCl3的质量分数为________（保留两位小数）。

②若使用久置（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液进行滴定，测得该CeCl3样品的质量分数________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

答案　

（1）＋3

（2）H2O2＋2CeO2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑

（3）避免三价铈以Ce（BF4）3沉淀的形式损失或除去BF

或提高CeCl3的产率

（4）9【提示：

c（OH－）＝

】

（5）NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解

（6）①82.17%　②偏大

解析　

（1）根据化合价的代数和等于零计算，C为＋4价、O为－2价、F为－1价。

（5）从Ce（OH）3的溶度积可知CeCl3易水解，氯化铵分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解。

（6）①由反应信息可得关系式：

CeCl3～（NH4）2Fe（SO4）2，再根据硫酸亚铁铵的物质的量和关系式即可计算n（CeCl3）。

②久置的（NH4）2Fe（SO4）2中Fe2＋已部分被氧化，必然消耗（NH4）2Fe（SO4）2的量增多，因而测定结果偏大。

2．磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。

回答下列问题：

（1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。

①写出磷酸主要的电离方程式：

_______________________________。

②n越大，直链聚磷酸铵的水溶性越________（填“大”或“小”）。

（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式。

H2PO

＋

Ag＋＋

________===

PO

＋

Ag＋

________

（3）由工业白磷（含少量砷、铁、镁等）制备高纯白磷（熔点44℃，沸点280℃），主要生产流程如下：

①除砷过程在75℃时进行，其合理的原因是________（填字母）。

a．使白磷熔化，提高反应活性b．降低白磷的毒性

c．温度不宜过高，防止硝酸分解d．适当提高温度，增大反应速率

②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是____________________________

________________________________________________________________________。

③硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：

________________________________________________________________________。

氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多时，消耗硝酸的量越________（填“多”或“少”）。

④某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图所示，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是_____________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①H3PO4H＋＋H2PO

②小

（2）1　4　6OH－　1　4　4H2O（3）①acd

②防止白磷被空气中氧气氧化③3As＋5HNO3＋2H2O===3H3AsO4＋5NO↑　少

④硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低

3．过二硫酸（结构如图）是一种白色晶体，其酸及盐均为强氧化剂。

（1）（NH4）2S2O8在水溶液中的电离方程式为_____________________________________

________________________________________________________________________。

（2）在Ag＋及加热的条件下，S2O

可将溶液中的Mn2＋氧化为MnO

，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

观察到的现象是_______________________________________________________。

（3）由氯碘酸（ClSO3H）与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）工业上制备过二硫酸溶液的流程之一如下：

电解时阳极的电极反应式为____________________________________________________，

阳极材料能否用铜丝代替铂丝？

________（填“能”或“不能”），说明理由：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）（NH4）2S2O8===2NH

＋S2O

（2）2Mn2＋＋5S2O

＋8H2O

2MnO

＋10SO

＋16H＋　溶液颜色变为紫色

（3）2ClSO3H＋H2O2===H2S2O8↓＋2HCl↑

（4）2SO

－2e－===S2O

　不能　铜是活性电极，铜作阳极时本身会失去电子

解析　

（2）由过二硫酸结构可知，分子中S元素处于最高价＋6价，其中的－1价O具有强氧化性，则离子方程式：

5S2O

＋2Mn2＋＋8H2O

2MnO

＋10SO

＋16H＋，由于生成MnO

，溶液会变为紫色。

（4）电解产物中的H2一定在阴极生成，则阳极产物为S2O

，电极反应式为2SO

－2e－===S2O

，阳极用铜时，铜失电子，不能生成S2O

。

4．Na2S、H2O2在从含镍电镀废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）中提取含镍化合物时有重要作用。

提取过程如下：

①电镀废渣先用过量酸进行酸化处理，得到溶液；

②向溶液中滴入适量的Na2S溶液，除去Cu2＋、Zn2＋，过滤；

③保持滤液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化Fe2＋，再在95℃时加入NaOH溶液调节pH，过滤除去铁和铬；

④在滤液中加入足量Na2CO3溶液，搅拌，得NiCO3沉淀；

⑤……

（1）步骤②中除可观察到黑色沉淀外，还可嗅到臭鸡蛋气味，用离子方程式说明气体的产生：

______________。

（2）步骤③中在Fe2＋氧化阶段，需要控制温度不超过40℃，其目的是___________________；

该阶段发生反应的离子方程式为___________________________________。

（3）Fe2＋也可以用NaClO3氧化，Fe2＋被氧化并在较小pH条件下水解，最终形成黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀而被除去；如图是pH－温度关系图，图中阴影部分为黄铁矾钠稳定存在区域[已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp＝2.64×10－39]，下列说确的是________（填字母）。

a．FeOOH中铁为＋2价

b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2＋，再在pH＝4时除去铁，此时溶液中c（Fe3＋）＝2.64×10－29mol·L－1

c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2＋的离子方程式为6Fe2＋＋ClO

＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O

d．工业生产中温度常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时溶液的pH约为1.2～1.8

（4）无水NiCl2在有机合成中有着极为重要的作用，工业上常用含镍原料所制得的NiCl2·6H2O在亚硫酰氯（SOCl2）中加热脱水制得，已知SOCl2能与水反应生成SO2和HCl。

写出NiCl2·6H2O在亚硫酰氯（SOCl2）中加热脱水制无水NiCl2的化学方程式_________________

______________________________________________________________________________，

NiCl2·6H2O需在亚硫酰氯（SOCl2）中加热脱水的原因是______________________。

答案　

（1）S2－＋2H＋===H2S↑

（2）减少过氧化氢的分解　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　（3）cd

（4）NiCl2·6H2O＋6SOCl2

NiCl2＋6SO2↑＋12HCl

NiCl2在加热过程中会因发生水解而得不到无水NiCl2，当NiCl2·6H2O在亚硫酰氯（SOCl2）中加热脱水时，反应过程中产生的HCl能抑制NiCl2的水解

5．（2015·理综，32）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg（OH）2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是_____________________________

________________________________________________________________________。

（2）滤液Ⅰ中的阴离子有____________（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成__________，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为__________________。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为________________。

（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl

和Al2Cl

两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为____________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）CaO　11　易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低

（2）NO

、OH－　Ca（HCO3）2（3）2OH－＋Al2O3===2AlO

＋H2O

（4）2Al＋6H2O

2Al（OH）3＋3H2↑（5）Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

解析　

（1）白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。

若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c（Mg2＋）·c2（OH－）得：

c（OH－）＞

＝

mol·L－1＝1×10－3mol·L－1，c（H＋）＜

＝1×10－11mol·L－1，即pH＞11。

若用（NH4）2SO4代替NH4NO3，则（NH4）2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。

（2）煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca（NO3）2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO

。

由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca（NO3）2和少量的NH4NO3与Ca（OH）2，若仅通入CO2会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO

＋H2O。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al＋6H2O

2Al（OH）3↓＋3H2↑。

6．硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。

已知：

硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。

利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为

回答下列有关问题：

（1）硼砂中B的化合价为________价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为_________________________________________________。

X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为______________。

（2）MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的原因是_________________________________________。

若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为_____________________________________。

（3）镁－H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，则其正极反应式为__________________。

常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg2＋的浓度为______________________。

已知Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，________（填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出。

（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。

现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol·L－1Na2S2O3（H2S2O3为弱酸）溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL。

滴定时用到的指示剂是________________。

该粗硼样品的纯度为________。

（提示：

I2＋2S2O

===2I－＋S4O

）

答案　

（1）＋3　B4O

＋2H＋＋5H2O===4H3BO3　3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO　

（2）防止MgCl2水解　2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg（OH）2↓

（3）H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O　0.045mol·L－1没有　（4）淀粉　99%

解析　（3）镁－H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中氢离子浓度减小0.1mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.09mol·L－1，依据反应方程式得到Mg2＋浓度为0.045mol·L－1；Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，c（OH－）＝10－8mol·L－1，则Qc＝c（Mg2＋）·c2（OH－）＝0.045×10－16＝4.5×10－18

（4）碘遇淀粉变蓝，终点时蓝色褪去；硫代硫酸钠的物质的量为0.30mol·L－1×0.018L＝0.0054mol，根据关系式：

B～BI3～3/2I2～3S2O

，n（B）＝

n（S2O

）＝0.0018mol，硼的质量为11g·mol－1×0.0018mol＝0.0198g，粗硼中硼的含量为0.0198g/0.020g×100%＝99%。

7．常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。

某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是______________________________________。

（2）操作A的名称为________。

（3）铜帽溶解时加入H2O2溶液的目的是_________________________________________

________________________________________________________________________（用化学方程式表示）。

铜帽溶解完全后，可采用____________________________________________

方法除去溶液中过量的H2O2溶液。

（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2，其负极的电极反应式为______________________________________。

（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。

主要反应为2MnOOH＋MnO2＋2H2C2O4＋3H2SO4===3MnSO4＋6H2O＋4CO2↑。

①当1molMnO2参加反应时，共有________mol电子发生转移。

②MnOOH与浓盐酸在加热条件下也可反应，写出反应的化学方程式：

_______________。

（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。

在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如图所示，根据上图可知：

①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率________。

②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO4在酸性条件下________强。

答案　

（1）加快溶解速率，同时防止温度过高氯化铵受热分解

（2）过滤

（3）Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　加热（4）Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2

（5）①4　②2MnOOH＋6HCl（浓）

2MnCl2＋Cl2↑＋4H2O（6）①先降低后增加　②氧化性

解析　（3）Cu不能溶于硫酸，在酸性条件下，加入H2O2的Cu就会被溶解变为Cu2＋，反应的化学方程式是Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O；H2O2不稳定，受热容易分解产生氧气和水，所以铜帽溶解完全后，可采用加热方法除去溶液中过量的H2O2。

（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2，其负极Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2。

8．砷为ⅤA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。

（1）冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸（H3AsO3）形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：

已知：

Ⅰ.As2S3与过量的S2－存在以下反应：

As2S3＋3S2－2AsS

Ⅱ.亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐

①亚砷酸中砷元素的化合价为________价。

②砷酸电离的主要方程式为__________________________________________________。

③“一级沉砷”中FeSO4的作用是_____________________________________________。

④“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

⑤沉淀X为________（填化学式）。

（2）冶炼废渣中的砷元素主要以As2O3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测（As的最低检出限为3.0×10－6g）。

步骤1：

取10g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加